2.7. Сравнительный анализ и рекомендации по применению импульсных стабилизаторов

В импульсных стабилизаторах понижающего типа (рис. 2.1) стабилизация напряжения на нагрузке может быть осуществлена независимо от кратности отношении выходного напряжения к входному напряжению питания K_пит = U_н / U_п < 1, потерь в дросселе и полупроводниковых приборах к сопротивлению нагрузки . Постоянное участие дросселя в сглаживании переменного напря­жения, поступающего на вход фильтра после регулирующего тран­зистора, позволяет получить минимально возможные значения им­пульсного и эффективного тока, протекающего через конденсатор С_н, а также небольшие габариты и массу LC_н-фильтра. Максимальное рабочее напряжение на регулирующем транзисторе и блокирую­щем диоде не превышает U_п max, а средние значения токов, проте­кающие через них, соответственно равны

I_K ср  I_н _max и I_пр. ср  I_н (1  _min).

В импульсных стабилизаторах повышающего типа (рис. 2.2) практически невозможно осуществить стабилизацию напряжения на нагрузке (и тем более получить K_пит > 2) при  > 0,1. Повышен­ная амплитуда напряжения на дросселе U_L m = U_н max (в ИСН пони­жающего типа на интервалах времени T и (1  ) Т напряжение на дросселе соответственно равно U_L m  U_п max  U_н и U_L m  U_н), а также периодическое отключение дросселя от конденсатора С_н приводит к большим значениям действующего I_C д и импульсного I_C max токов, что вызывает увеличение массы и габаритов сглажи­вающего фильтра. Максимальное рабочее напряжение на транзи­сторе и диоде U_КЭ max  U_н  U_{обр. и. р}, что превышает напряжение пи­тания U_п max, а средние значения токов через транзистор и диод со­ответственно равны

I_{K ср}  I_{н max} _max / (1  _max) и I_{пр. ср}  I_н,

которые также превышают соответствующие значения для ИСН понижающего типа.

В импульсных стабилизаторах инвертирующего типа (рис. 2.3) при  > 0,1 практически невозможно получить выходное напряжение кратностью K_пит > 1. Поскольку режим работы дросселя в ИСН повышающего и инвертирующего типов почти одинаковый, то для данного ИСН, в отличие от схемы на рис. 2.1, также харак­терны большие значения импульсного и эффективного токов, про­текающих через конденсатор С_н, и увеличение массы и габаритов фильтра. Максимальное рабочее напряжение на транзисторе и диоде U_КЭ max  U_{обр. и. р}  U_п max + U_н, а средние значения токов через транзистор и диод такие же, как в ИСН повышающего типа.

Из рассмотренного следует, что лучшими энергетическими и массогабаритными показателями обладает ИСН понижающего типа. Применение других типов ИСН целесообразно, если требу­ются повышенное напряжение питания K_пит > 1 или напряжение другой (по сравнению с источником питания) полярности (соответ­ственно ИСН повышающего и инвертирующего типов).

Автотрансформаторное соединение дросселя в ИСН пони­жающего типа ухудшает режим работы конденсатора из-за появле­ния импульсной составляющей в форме тока через С_н и требует увеличения массы и габаритов фильтра. Поэтому применение та­ких схем оправдано в основном, в тех случаях, когда необходимо из-за большого U_н max уменьшить рабочее напряжение на регули­рующем транзисторе увеличением его коллекторного тока или, наоборот, необходимо уменьшить из-за большого тока нагрузки значение коллекторного тока за счет увеличения напряжения U_КЭ.